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水体受到人类或自然因素或因子（物质或能量）的影响，使水的感官性状（色、嗅、味、浊）、物理化学性能（温度、酸碱度、电导率、氧化还原反应、放射性）、化学成分（无机、有机）、生物组成（种类、数量、形态、品质）及底质情况等产生了恶化，称为水污染。从另一角度来说，若由于某些自然或人为的原因，使大量有害物质进入水体，超过了水体的自净能力，不能及时地分解转化为无害形式，反而在水体或生物体内积累下来，破坏水环境的正常机能，对水体的任何有益用途造成现实的或潜在的危害，也被认为水体受到了污染。
水污染指标包括物理、化学和生物等方面。以下介绍较为重要的几种指标。
（1）固体物质。固体物质的组成包括有机性物质（又称挥发性固体）和无机性物质（又称固体性物质）。固体物质又可分为悬浮固体和溶解固体两类，而固体物质总量则称为总固体（TS）。悬浮固体（SS）是污水的重要污染指标，包括浮于水面的漂浮物质、悬浮于水中的悬浮物质和沉于底部的可沉物质。
（2）有机污染物。有机污染物对水体的污染和自净有很大影响，是污水处理的重要对象，其指标有如下几项：
a.生物化学需氧量（BOD）。该指标是指在温度、时间都一定的条件下，微生物在分解、氧化水中有机物的过程中所消耗游离氧的数量，其单位为mg/L或kg/m 3 。
b.化学需氧量（COD）。该指标表示的是污水中有机污染物被化学氧化剂氧化分解所需要的氧量。用重铬酸钾作强氧化剂，在酸性条件下能够将有机物氧化为H2O和CO2，此时所测得的耗氧量即为化学需氧量。用高锰酸钾作氧化剂，所测得的耗氧量称高锰酸钾耗氧量或简称耗氧量（CODMn）。
c.总有机碳（TOC）。这一指标最宜用于表示污水中微量有机物。将一定数量的污水注入高温炉中，在触媒的参与下，有机碳被氧化成二氧化碳。
d.总需氧量（TOD）。将污水注入以白金为触媒的燃烧室内，以900℃的高温加以燃烧，完全氧化，其耗氧量即为总需氧量。
e.理论需氧量（ThOD）。根据有机物氧化的化学方程式，可以计算出其需氧量的理论值，即所谓的理论需氧量。
（3）有毒物质。毒物污染是水污染中特别重要的一大类，种类繁多，共同的特点是对生物有机体的正常生长和发育造成毒性危害。
（4）酸碱性。酸性污水能够腐蚀排水管、污水处理设备以及其他水工构筑物，酸性或碱性污水都能抑制水生生物及微生物的生活活动。
（5）生物指标。该指标主要有细菌总数、大肠杆菌、病原菌等。
水体中的污染物主要来自城市污水排放、水土流失、水产和畜禽养殖及其他人为活动的影响。造成水体污染的污染物包括物理、化学和生物三大类。
物理污染物主要包括固体悬浮物、热污染和放射性水污染物。
（1）固体悬浮物。固体悬浮物是不溶于水的非生物性颗粒物及其他固体物质。主要来源于水土流失、工农业生产和城市生活污水的排放。
（2）热污染。它是一种能量污染，水体受热污染后造成溶解氧减少（直到零），使某些毒物的毒性提高，破坏水生态平衡的温度环境条件，加速某些细菌的繁殖，助长水草丛生、厌氧发酵，产生恶臭。鱼类等水生动植物的生长与水温密切相关，有一定的适温范围，过低或过高都不利于水生生物生长和生存，并破坏某一特定水域的生物种群结构。
（3）放射性水污染物。放射性水污染是主要由放射性核素引起的一类特殊污染。有的放射性核素在水体、土壤中会转移到水生生物等生物体内，并发生明显的浓缩，难以处理和消除。它不能用物理、化学、生物等作用改变其辐射的固有特性，只能靠自然衰变来降低放射性强度。生物体对辐射最敏感的是增殖旺盛的细胞组织，如血液系统和造血器官、生殖系统、肠胃系统、皮肤和眼睛的水晶体等。射线引起的远期效应主要有白血病和再生障碍性贫血、恶性肿瘤及白内障等。
（1）需氧有机物污染。需氧有机物包括碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸、脂肪酸、脂类等有机物质。需氧有机物没有毒性，在生物化学作用下容易分解，分解时消耗水中的溶解氧，易引起水体缺氧，对水生生物造成危害。水体中需氧有机物越多，耗氧也越多，水质就越差，说明水体污染越严重。大多数污水都含有这类污染物质。
（2）富营养化污染。富营养化污染主要指水流缓慢、更新周期长的地表水体，接纳大量氮、磷、有机碳等富营养素引起的藻类等浮游生物急剧增殖的水体污染。
（3）毒物污染。造成水体污染的有毒污染物可分为四类：一是非金属无机毒物（CN、F、S等）；二是重金属无机毒物（Hg、Cd、Pb、Cr、As等）；三是易分解有机毒物（挥发酚、醛、苯等）；四是持久性有机污染物（DDT、六六六、狄氏剂、多环芳烃、芳香胺等）。
a.非金属无机毒物。氰化物（CN）是剧毒物质，可在生物体内产生氰化氢，使细胞呼吸受到麻痹而窒息死亡。在鱼对氰化物慢性中毒实验中，对许多生理、生化指标进行观察后表明，为保证在生态学上不产生有害作用，游离氧（CN-）在水体中不允许超过0.04mg/L，对某些敏感的鱼不允许超过0.01mg/L。世界卫生组织规定，鱼的中毒限量为游离氰0.03mg/L。
b.重金属无机毒物。重金属主要是通过食物链进入生物体内，不易排泄，并在生物体的一定部位积累。进入人体以后，使人慢性中毒，极难治疗。20世纪50年代发生在日本的水俣病事件就是在脑中积累了甲基汞，致使神经系统遭受破坏，导致较高死亡率。
c.易分解有机毒物（酚类化合物）。酚是一种高毒的污染物。低浓度的酚能使蛋白质变性，高浓度的酚能使蛋白质沉淀，酚对各种细胞可产生直接损害，对皮肤和黏膜有强烈的腐蚀作用，长期饮用被酚污染的水源可引起头昏、出疹、瘙痒。
d.持久性有机污染物（POPs）。其特点是毒性高、持续性强、易生物积累、可长久在大气中迁移、远距离传输和沉积，生物、化学与光难降解，难溶于水而易溶于油脂，其分析测定也相当困难。该类型的污染物主要有二
英和有机氯农药。
（4）油污染。它是水体污染的重要类型之一，特别是河口、近海水域更为突出。排入海洋的石油估计每年可高达数百万吨。油污染主要是工业排放及石油运输船清洗船舱、机件及意外事件而流出，海上采油等造成的。
（5）酸、碱污染。酸、碱污染使水体pH发生变化，破坏水体的缓冲作用，不利于水生动植物的生长和水体自净，还可腐蚀桥梁、船舶、渔具。酸与碱往往同时进入同一水体，中和之后可产生某些盐类；酸性和碱性废水进入水体也可与水体中的某些矿物元素相互作用而产生盐类。产生的各种盐类会提高水的渗透压，不利于植物根系对水分的吸收，影响植物的正常生理活动。
（1）病原微生物。这一类污染主要来自城市生活污水、医院污水、垃圾以及地面径流。病原微生物水污染的危害历史久远，至今仍是破坏水生生物资源、威胁人类生命健康的重要污染类型。受病原微生物污染后的水体，微生物激增，其中许多病虫卵和病毒，它们往往与其他细菌和大肠杆菌共存，所以通常规定采用细菌总数和大肠杆菌总数指数及菌值数作为病原微生物污染的间接指标。病原微生物数量大，分布广，存活时间较长，繁殖速度很快，易产生抗药性，很难灭绝。
（2）寄生虫。寄生虫包括血吸虫、痢疾内变形虫以及多种肠道寄生虫，还有一些原生动物等也会危害水生动物。
（3）藻类。藻类特别是蓝藻或甲藻的大量繁殖，分泌藻毒素，形成水华或赤潮，造成水体大面积恶化，给水产养殖带来危害。
生物修复是利用特定生物（特别是微生物）对水体中污染物的吸收、转化或降解作用，达到减缓或最终消除水体污染、恢复水体生态功能的生物措施。其直接含义就是指利用生物学的手段或方法对受损的生态系统的结构和功能进行修复。一般常见的生物学方法包括种植水生大型植物，放养滤食性鱼类、贝类，投放微生态制剂及生物酶等。
微生物修复、植物修复、动物修复、细胞游离酶生物修复等都为生物修复的方法和手段。微生物修复是指利用有益于环境改良的微生物群体对环境进行改善和修复，一般体现在微生态制剂的使用，通过微生物自身的降解、转化等功能将水中有机质去除，达到净化水质的目的。植物修复主要是指在水中种植水生大型植物，利用水生大型植物对水中氮、磷等养分的吸收来改善水域环境。动物修复是指利用水生动物的食性、代谢及其运动等功能，达到改良水质的目的。如浮游动物和滤食性鱼类、贝类等，通过它们的滤食来控制水中的浮游藻类过量繁殖。细胞游离酶生物修复是指利用生物酶的催化作用，将水中有害物质进行分解，从而达到改良水质的目的。总之，微生物修复、植物修复、动物修复等都是相互发生作用的，如水中的动物通过摄食代谢将大型植物分解成为小颗粒物质，为水中的微生物提供较大的表面积。同时，鱼类的运动也可加快底质中的营养物质的扩散和上升，供给水中的植物和大型植物吸收。
在食物链中，较低营养级上的生物对较高营养级上的生物起到的影响限制作用称之为上行效应；与之相反，较高营养级上的生物对较低营养级上的生物起到的影响限制作用称之为下行效应。其中，下行效应在生物修复中被经常使用，如增加食鱼性鱼类、减少食浮游动物或食底栖动物鱼类，以保证有充分的浮游动物等来控制藻类，也有直接利用食藻鱼控制蓝藻水华，这些都属于下行效应。如利用鲢、鳙控制水中浮游藻类的方法就属于下行效应。目前，鲢、鳙与水体富营养化的关系是最焦点的话题。一些学者认为，鲢、鳙对水体富营养化进程有一定抑制作用，另外一些学者则持相反的态度，认为鲢、鳙会加速富营养化的进程。实际上，鲢、鳙对水体中的氮、磷等营养元素是吸收的，而且对微囊藻也能有一定的摄食，从这方面讲，鲢、鳙的放养是可以控制水体的富营养化进程的。但是，也不要忽略鲢、鳙本身也是氮、磷等营养元素来源之一，它们摄食代谢产生的粪便同样能增加水体中养分含量，同时在较浅的水体中放养过量的鲢、鳙，它们的运动也会加速底泥中氮、磷的释放。因此，应该说在合适的水体中，科学、合理地放养鲢、鳙对控制水体富营养化具有一定的积极作用。浅海浮筏养殖扇贝等也会对海域环境起到一定的修复作用。
（1）人工湿地。湿地指天然或人工的，长久或暂时的沼泽地、泥炭地或者水域地带，带有或静止或流动，或为淡水、半咸水或为咸水水体者，包括低潮时水深不超过6m的水域。主要用于水质改良功能的工程化湿地称为人工湿地。根据植物的存在状态，人工湿地主要分为三种类型：浮水植物系统、沉水植物系统、挺水植物系统。大多数人工湿地由五部分组成：①具有各种透水性的基质，如土壤、砂、砾石等；②适合于在饱和水和厌氧基质中生长的植物，如芦苇；③水体（在基质表面下或上流动的水）；④无脊椎或脊椎动物；⑤好氧或厌氧微生物种群。人工湿地具有如下特点：①建造和运行费用低；②易于维护，技术含量低；③可进行有效可靠的水处理；④可缓冲对水力和污染负荷的冲击；⑤可直接和间接提供效益。但同时存在一些不足：①占地面积大；②设计、运行参数不精确；③生物和水力复杂性及对重要工艺动力学理解的缺乏；④易受病虫害影响。人工湿地是由微生物、植物、土壤及动物组成的复合体，它的水质改良作用也是通过这几方面体现的。人工湿地主要有以下作用：①除去悬浮物，提高水体透明度；②去除水中的有机物；③脱氮；④除磷；⑤吸收重金属离子。
（2）浮床。浮床主要是指生物浮床，指按照自然界的自然规律，人工将水生大型植物或者改良的陆生植物，以浮床作为载体，种植于水体的水面，通过大型植物的吸收、吸附功能和物种竞争相克机理，进一步吸收水中的有机物质及氮、磷等营养元素，达到净化水质的目的，同时又能营造水上景观。生物浮床对水质的改良和修复作用主要就是通过大型植物对水质的净化作用完成的。
底栖生物修复指充分利用生物学中的下行效应，通过在水中放养一定量的底栖动物的生物学方法来达到净化水质的目的。如在水体中放养一定量的河蚌，通过其滤水来达到改良水质的效果。在底栖动物修复环境方面，以蛤仔最为典型。蛤仔属于埋栖型双壳贝类，营底栖生活，潮间带、潮下带及浅海都是蛤仔的主要栖息地。一般倒立埋栖在3～10cm的泥沙中。摄食方式为被动滤食，对食物没有选择性，底栖硅藻、浮游生物及有机碎屑等只要颗粒大小适宜均可摄食。由于其食物链短，生态效率高，常被称为海洋“食草动物”。蛤仔的滤食对藻类和有机碎屑有清除作用，底质环境能得到明显的改良，使赤潮发生的频率和危害程度降低，滩涂生态平衡重新恢复，因此，蛤仔对环境有明显的修复作用。另外，蛤仔属于广温、广盐性贝类，我国适宜养殖的面积大，其年产量较高，占世界总产量的90%以上，约占我国海水养殖总产量的20%，约占我国海水养殖贝类总产量的30%。同时，蛤仔养殖风险相对较小，投资少，因此，养殖蛤仔属于环境友好型养殖，发展海水养殖业的同时，能实现对海洋生态环境的修复。
通过向水体中投放微生态制剂来改良水质，如投放固体、颗粒状微生态制剂，使其沉入水底，通过微生物自身的降解、转化等作用，分解和降解底质中有害物质，从而使水质得到改善。目前，国内有很多研究表明，微生态制剂改良和修复水体效果非常明显。如用芽孢杆菌对海底沉积物、鱼池的淤泥进行分解净化，效果较好。利用芽孢杆菌和乳酸菌对牙鲆池塘进行处理，结果水中的氨氮、亚硝酸盐和COD含量显著降低。利用微生态制剂改善对虾养殖池塘底质，效果非常明显。施用微生态制剂可使底质中总氮、总磷和硫化物的含量显著下降；总菌数量无显著变化，而芽孢杆菌、氨化细菌以及硫氧化细菌、硫还原细菌、弧菌数量差异显著，表明施用微生态制剂可以减少氮、磷、硫等营养盐的积累，改善池塘底质的菌相，为南美白对虾的健康养殖提供良好的池塘底质环境。